Question

【題目】如圖所示，電動(dòng)機(jī)通過其轉(zhuǎn)軸上的絕緣細(xì)繩牽引一根原來靜止的長(zhǎng)L=lm、質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒ab，導(dǎo)體棒緊貼在豎直放置、電阻不計(jì)的金屬框架上，導(dǎo)體棒的電阻R=1Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)體框架所在平面。當(dāng)導(dǎo)體棒在電動(dòng)機(jī)牽引下上升h=3.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定速度，此過程中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的熱量0.2J，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V和1A，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r=1Ω。不計(jì)一切摩擦，g取10m/s2，求：

（1）在導(dǎo)體棒上升過程中，通過導(dǎo)體棒的電流方向和受到的磁場(chǎng)力的方向；

（2）導(dǎo)體棒所能達(dá)到的穩(wěn)定速度是多少；

（3）導(dǎo)體棒從靜止到穩(wěn)定速度的時(shí)間是多少?

Answer 1

【答案】（1）電流方向：b流向a；磁場(chǎng)力方向：垂直于金屬棒豎直向下；（2）v=2m/s；（3）t=0.7s

【解析】

（1）金屬棒上電流方向：b流向a；磁場(chǎng)力方向：垂直于金屬棒豎直向下

（2）受力分析

根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式

根據(jù)歐姆定律

根據(jù)安培力公式

根據(jù)平衡條件

根據(jù)能量守恒

代入數(shù)據(jù)解得v=2m/s

（3）根據(jù)能量守恒

代入數(shù)據(jù)解得t=0.7s